《计算机组成原理》教学大纲.docx

课程英文名：学

课程英文名：

学

分：

开课学院：

课程编号：面向专业：

ComputerOrganization

4

计算机学院

课程类别：学科基础课

课内总学时：

开课教研室：课程性质：

64

必修

计算机科学与技术专业、网络工程专业、软件工程专业

注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课/实践课/通识类选修课；课程性质是指必修/限选/任选

一、课程的任务和教学目的

《计算机组成原理》是计算机专业的一门专业主干课程，其任务是使学生掌握计算机的基本工作原理,深刻理解程序在计算机硬件上被执行的过程，为培养学生对计算机系统进行分析、设计、开发、使用的能力奠定基础。本课程以Yy-Z02计算机组成原理模型机为实例，重点讲述计算机单处理器系统的硬件组成与工作原理，同时介绍当前计算机系统的新技术和发展趋势。该课程在专业课程体系中起承前启后的作用。

二、课程内容与基本要求

1、概论

了解电子计算机的发展简史，应用领域，理解冯·诺依曼体系结构的存储程序概念及计算机的基本特点，了解多核的基本概念及其处理器芯片的发展情况，掌握计算机系统的硬件组成和层次结构。

2、数据表示与运算

信息编码与数据表示

了解非数值数据的表示方法和编码，掌握数制及其转换，掌握定点机器数（原码、反码、补码、移码）和浮点机器数的表示方法及特点，理解常用的几种数据校验码。

运算方法和运算器

掌握定点加减运算及其实现，掌握定点原码乘除运算的基本方法，掌握浮点机器数加减和乘除运算原理，理解快速乘除法运算技术，掌握运算器部件的组成和数据通路，了解典型运算器实例的结构及原理，了解向量化、并行计算等概念和基本原理。

3、 存储系统

理解存储器分类及存储系统的层次结构，主存储器的技术指标，理解静动态存储器的组成及工作原理，理解CPU读写存储器的基本过程，掌握静态存储器的扩充及与CPU的连接，掌握动态存储器的刷新控制，理解各种高速存储器的原理，掌握高速缓冲存储器Cache的基本原理、地址映射方法、替换策略以及Cache一致性的概念，了解RAID存储阵列、虚拟存储器等概念。

4、指令系统

了解计算机指令系统的发展，掌握机器指令格式及各种寻址方式，理解指令类型，掌握机器指令与汇编指令的关系，了解典型指令系统，比如SSE系列指令集等实例。

5、 控制器

掌握控制器组成及功能，掌握指令的执行过程和指令周期的概念。掌握硬联逻辑控制器的设计原理和特点，掌握微程序控制器的原理、设计技术及实现方法，理解动态微程序设计方法，理解控制器的控制方式，理解流水线的基本原理，了解多核处理器超标量流水线的基本原理。理解RISC和CISC的概念，了解典型CPU的结构和特性。

6、 输入输出系统

理解输入输出系统的构成和工作方式，理解接口的概念，理解主机与外设交换信息的几种方式，掌握中断的基本概念，理解中断服务等过程。

7、 总线

了解总线的特性、结构、仲裁方式及常用的总线标准。

三、实践环节及基本要求

另设课程《计算机组成原理课程设计》完成实践环节，详见《计算机组成原理课程设计》课程大纲。

四、与各课程的联系

先修课程:脉冲与数字电路、计算机导论五、对学生能力培养的要求

使学生在掌握计算机基本工作原理的基础上，建立起计算机系统整机概念，培养学生对计算机系统进行分析、设计、开发、使用的能力，最终能设计一个完整的简单计算机。六、学时分配

课内总学时64

1、 概论

2、 计算机硬件基础

3、 数据表示与运算

信息编码与数据表示

运算方法与运算器

4、 存储系统

5、 指令系统

6、 控制器

7、 输入输出系统

8、 总线

2学时

1学时

学时

学时

12学时

6学时

20学时

2学时

2学时

七、教材与参考书

1、 教材：

《计算机组成原理与系统结构》，包健、冯建文、章复嘉，高等教育出版社，2009.9，

ISBN978-7-04-027887-3

2、

(1)

参考书：

计算机组成原理，包健、冯建文、章复嘉，浙江科学技术出版社，2004.8

(2)

Intel微处理器（英文版?第7版），BarryB.Brey（美），机械工业出版社，2006.8

(3)

(4)

计算机组成与设计硬件/软件接口（英文版?第3版），DavidA.Pattterson著（美），机械工业出版社，2007.3

计算机组织与结构：性能设计（第7版），WilliamStallings著（美），张昆藏等译，

(5)

清华大学出版社，2006.3

计算机系统组成与体系结构，JohnD.Carpinelli著（美），李仁发等译，人民邮电

(6)

出版社，2003.8

HARDWAREANDCOMPUTERORGANIZATION（